汽车外饰零部件材料的选择与应用

汽车外饰零部件材料的选择与应用
塑料及其复合材料是汽车工业中常用的非金属材料之一，汽车中的塑料用量已经占到了整个塑料产量的15%（图1
所示）。

尤其是当今社会，对汽车环保化和轻量化的呼声不断高涨，塑料材料在汽车制造中的用量也不断增加。

汽车外饰零件是汽车零部件中应用塑料材料最多的零件系统，主要包括保险杠、后视镜、灯、门把手、进气格栅、天窗等（如图2所示）。

现代轿车外饰件一般多采用注塑工艺成型，再进行喷漆或皮纹处理。

作为喷漆件，为保证与车身颜色及漆面质量的一致，在选材时必须考虑喷涂系统，例如北美车身油漆多采用高温烘烤系统，外饰件选材时应考虑选择可耐高温烘烤的原料；作为皮纹件，在选材时须特别考虑原料的颜色及耐候性能是否满足设计要求。

目前常用的外饰材料有PP （聚丙烯）、ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料）、ASA（苯乙烯、丙烯腈和压克力橡胶共聚）、POM（聚甲醛）、PA（尼龙、聚酰胺）、PC（聚碳酸酯）、PE（聚乙烯）等，但具体到每一个零件所使用的材料又有所不同，以下针对具体的零部件系统介绍材料的选择和应用情况。

保险杠材料的选择与应用
汽车的保险杠系统包括前保险杠和后保险杠，在车辆碰撞时起到了吸收能量、减少车身以及电器等部件受伤程度、减轻碰撞时对行人腿部的伤害的作用。

保险杠一般包括蒙皮、吸能块、加强板等3大部分（如图3 所示）。

1. 保险杠材料的选择原则
保险杠一般采用喷涂处理，长期受到风吹、日晒、雨淋，在碰撞时首当其冲，工况恶劣，所以其材料有以下要求：
•良好的抗冲击性能：碰撞时有良好的弹性，为乘客提供保护；
•良好的耐候性：防止在高温暴晒下变形、老化等；
•良好的油漆附着能力：保证油漆不能脱落、变色；
•良好的流动性：满足注塑加工工艺的要求；
良好的加工性能：便于注塑模具设计；
•价格相对低廉：保险杠材料用量大，可以有效降低使用成本。

2. 常用保险杠材料的性能
PP 类材料无毒无味，密度小，电绝缘性能良好，力学性能好，有良好的延伸性和抗弯曲疲劳性能，对酸碱的耐受效果好，价格低廉，但PP 的耐低温冲击性能较差，不耐磨，易老化，所以通常采用改性的方法提高聚丙烯性能。

目前，市面上PP类保险杠蒙皮材料多用PP/弹性体共混体系，或者PP/弹性体/滑石共混体系，它们属于热塑性弹性体的一种，它是通过改变PP 的结晶形状，使PP 的球晶细化，达到增韧的目的，PP/弹性体共混可以是二元体系，也可以添加第三种聚合物而成为三元体系。

在二元体系中，EPDM（三元乙丙橡胶）对PP 的增韧改性效果最佳，也是用量最大的。

PP 与EPDM 在熔融共混过程中，将EPDM 进行硫化，得到分散在PP 连续相中的硫化交联的EPDM 微小颗粒，利用动态硫化技术可以制得热塑性弹性体，PP连续相在高温时
熔化提供热塑性，而硫化的EPDM 橡胶颗粒则在常温下提供高弹性，这是材料性能的十分巧妙的组合。

特别是加入滑石填充后，PP 材料具有高刚性、低热膨胀系数和低收缩率，抗化学腐蚀性能强，尤其是经表面处理的滑石粉填充PP 可以有效地改善PP 抗冲击性能，提高模量，提高热变形温度。

PP/EPDM 有优良的耐候性、耐臭氧、耐紫外线、耐温性能，抗冲击性能良好，耐溶剂和耐化学药品性能强，加工简便，成本低。

目前福特嘉年华、菲亚特菲翔、大众桑塔纳等车型的保险杠蒙皮都采用PP 与EPDM 的改性材料。

TPO（热塑性弹性体）也是保险杠蒙皮的重要材料之一。

TPO 触感温和，易着色，耐化学性能号，抗张强度和断裂伸长率好，电绝缘性和防滑性强，耐磨性和耐候性能优良。

在TPO 分子中，大量高度胶连的橡胶粒子呈分散结构，少量塑料相结构包覆在胶连橡胶粒子周围形成连续相，使TPO 既具有硫化橡胶的高弹性，又具有塑料材料的热塑流动性和可加工性。

目前，大众宝来、帕萨特、马自达6 等车型的保险杠蒙皮都采用TPO 材料。

吸能块一般采用发泡聚丙烯或者是PP 类支架吸能结构，起到吸收撞击能量的作用。

加强板一般采用GMT 材料模压制成或者钢梁件，在低速碰撞过程中起到缓冲和吸收的作用，保护车辆内部成员。

除了以上常用材料外，PC/ABS 、PBT、SMC 等材料也可用于保险杠的生产与制造。

3. 常用的保险杠材料牌号
目前，国内或者国外生产PP 的厂家很多，国内厂家有上海锦湖日丽、上海聚威、广州金发、上海普利特等，国外厂家有巴斯夫、拜耳、杜邦等，但由于价格上的差异，除非主机厂指定材料，国内材料厂家的材料应用范围更广泛，如上海聚威的改性PP系列、广州金发的ABP 系列改性PP、上海普利特的改性PP系列、台湾奇美生产的TPO系列材料都是保险杠的常用材料。

表1 列出了上海聚威工程塑料有限公
司所生产的工程改性PP的机械性能。

表2列出了意大利API 生产的TPO 材料的性能。

外后视镜材料的选择与应用
汽车外后视镜一般固定在车门前端，属于国家强制检验的3C 零
件，其扩大了驾驶者的视野范围，保证了行车的安全。

图4 是典
型的后视镜结构示意图，主要包括支座、镜壳、基板、连接件、镜片、加热片、镜头调节模块、转向灯等。

1. 外后视镜的材料选择原则
外后视镜一般采用喷涂处理，其材料有以下要求：
•良好的耐热性和抗腐蚀性能：防止在高温暴晒下变形老化、腐
蚀破坏等；
•良好的油漆附着能力：保证油漆不能脱落、变色；
•良好的流动性：满足注塑加工工艺的要求；
•良好的加工性能：便于注塑模具设计。

2. 常用后视镜材料的性能
后视镜镜壳和基座的常用材料为ASA ，它是一种由丙烯
腈(Acrylonitrile)、苯乙烯(Styrene)、丙烯酸橡胶(Acrylate)组
成的于上世纪70 年代研制成功的三元聚合物，属于抗冲改
性树脂。

ASA 树脂是由橡胶相和树脂相组成的两相结构，橡胶相以颗粒状分散在连续的树脂相中，形成“海岛”结构，在两相的界面上有一层SAN 接枝物。

ASA 属无定型三元共聚物，为饱和主链结构，不含双键，因此对紫外线的耐受能力很强，克服了ABS 树脂长期露置室外机械强度显著下降，受日光的分解而使颜色变黄等缺点；ASA 结构中引入了丙烯酸酯橡胶，使其共聚物具有极好的抗冲击性，尤其是低温抗冲击性能优良；ASA 结构中含有腈基，因此具有极强的耐化学腐蚀性；ASA 与PVC 的溶解度参数十分接近，两者具有很好的相溶性，
流变性能、热膨胀系数更加接近；ASA 在加工过程中热稳定性好，热变形温度可达92 C，共挤型材与
PVC 型材焊角强度基本相同。

此外，改性PP 也可作为外后视镜的重要材料。

3. 常用的后视镜材料牌号
上海锦湖日丽XC 系列ASA 材料，广州金发的ASA-W 系列材料、改性PP系列，上海聚威的PP改性系列，台湾奇美生产的PW 系列ASA 等，都是后视镜常用的材料。

表3 列出了台湾奇美工程ASA 材料的特性与加工条件。

表4 则列出了上海聚威工程玻纤增强PP 的性能。

灯材料的选择与应用
车灯可以分为前照灯、后车灯、转向灯、车牌照明灯等，它在车辆安全行驶的过程中起了重要的作用。

组合前照灯在整辆车的前部，它主要起照明和信号作用。

1. 灯材料选择原则
灯材料有以下要求：
•良好的耐冲击性能：能够承受行驶中跳起碎石的冲击；
•良好的透光性：起到照明的作用；
•良好的耐候性：防止在风吹、日晒、雨淋等恶劣环境下变形、老化等；
•良好的稳定性：在长期的灯光炙烤下不能变形；
•良好的流动性：满足注塑加工工艺的要求；
良好的加工性能：便于注塑模具设计
2. 常用灯材料的性能
灯罩一般采用PC 或者PMMA 材料，灯座一般采用ABS 材料。

聚碳酸酯（PC）俗称防弹胶，是分子链中含有碳酸酯的聚合物，是一种透明的工程塑料产品。

PC 是高性能高透明的结构性材料，其力学性能和PA/POM 相近，冲击强度是常用塑料中最好的，它具有非常突出的耐蠕变性、耐热性和耐寒性，具有优良的韧性，其长期使用温度范围为-60〜120 C,即使在-105 C时，仍有很好的冲击韧性。

PC具有
很好的光学性能和着色性能，能制造出各种颜色鲜艳的透明制品。

但PC 的耐疲劳强度低，不宜长期暴露在高温及潮湿的环境中、长期受高温作用或太阳光照射易产生应力开裂，在外饰制品使用时需经过改性处理。

PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯俗称有机玻璃或亚克力，是透明度极高的塑料，表面硬度低，易被硬物擦伤。

它是一种无定型聚合物，成型温度范围广，使用前进行预干燥处理，与无机玻璃的光学性能相似，质轻、不易碎裂，有韧性和一定
的拉伸强度和弯曲强度，可以透过波长为270卩m的紫外线光，其综合性能好于聚苯乙烯。

ABS 材料无毒无味，兼有三种成分的特征，即聚苯乙烯的光泽性、良好的成型加工型；聚丙烯腈的刚性、耐化学腐蚀性、耐油性和良好的机械性能；丁二烯的橡胶的韧性和耐冲击性。

3. 常用的灯材料牌号
生产灯具材料的厂家很多，种类也很多，主要有台湾奇美PC 系列耐候性PC 材料、CM 系列亚克力板、三菱VH 系列PMMA 材料、拜耳生产的Al 系列PC 材料、锦湖日丽生产的散光系列PC 材
料、普利特生产的PC 系列材料。

进气格栅
进气格栅也是前部造型中重要的组成部分，它与前保险杠、前照灯一起构成了整个汽车的前部造型。

为了美观起见，进气格栅一般都采用镀铬工艺制作。

图5 是汽车进气格栅的结构图。

1. 进气格栅材料选择原则
由于进气格栅靠近发动机舱，经常受到高温的烘烤，一般是电镀件，其材料要求有以下要求：
•良好的电镀性能，有利于电镀；
•良好的耐候性，防止在高温暴晒下变形、老化等；
•良好的稳定性，在长期的工作中不能变形；
•良好的流动性，满足注塑加工工艺的要求；
•良好的加工性能，便于注塑模具设计。

2. 常用格栅材料的性能
进气格栅常用材料为ABS 或者PC/ABS 合金，这两种材料都具有良好的电镀性能。

ABS 树脂为浅黄色较状或珠状不透明树脂，吸水率低，具有较高的抗冲击性、刚性、耐油性、耐寒性、耐化学药品
性能，它容易电镀，易于成形，价格低廉
PC/ABS 合金是由聚碳酸酯(Polycarbonate-PC) 和聚丙烯腈(ABS)合金而成的热塑性塑料，在加工过程中，一般加入ABS 接枝物、马来酸酐、丙烯酸、胺基等相容剂来增加相容性。

PC/ABS 合金结合了两种材料的优异特性：ABS 材料的成型性和PC的机械性、冲击强度和耐温、抗紫外线(UV)等
性质。

PC/ABS合金由PC相、SAN相及接枝的PB橡胶相组成，微观结构十分复杂，与PC 相比，降低了熔体粘度，改善了加工性能，并大大提高了产品耐应力开裂的性能，与ABS 相比，提高了耐热性和耐候性，成本介于PC 和ABS 之间，又兼具两者的良好性能，是性价比非常高的塑料材料。

3. 常用的前格栅材料
前格栅的常用材料主要有广州金发JH 系列电镀级PC/ABS 合金、HP 系列电镀级PC/ABS 合金、上海聚威电镀级ABS 材料、上海普利特电镀级ABS 材料、上海锦湖日丽ABS7 系列电镀级ABS 材料、HAC 系列电镀级PC/ABS 合金、拜耳FR系列电镀级PC/ABS 合金、美国GE生产的C系列电镀级PC/ABS 合金等。

表5为美国GE C1110HF 系列PC/ABS 合金的性能。